1.9.1. Giải pháp cấp điện
- Toàn bộ đường dây điện được đi ngầm
- Hệ thống cấp điện chính đi trong các hộp kỹ thuật đặt ngầm trong tường và phải bảo đảm an toàn không đi qua các khu vực ẩm ướt, tạo điều kiện dễ dàng khi cần sửa chữa. Ở mỗi tầng đều có lắp đặt hệ thống an toàn điện, hệ thống ngắt điện tự động được bố trí theo tầng và theo khu vực (đảm bảo an toàn phòng chống cháy nổ). - Tuyệt đối không được đặt nơi dễ xảy ra phát sinh cháy nổ.
- Công trình sử dụng điện được cung cấp từ hai nguồn: lưới điện thành phố và máy phát điện riêng (kèm thêm 1 máy biến áp, tất cả được đặt riêng bên ngoài để tránh gây tiếng ồn và độ rung làm ảnh hưởng sinh hoạt).
1.9.2. Giải pháp cấp nước
- Hệ thống cấp nước: Công trình sử dụng nguồn nước từ 2 nguồn: nước ngầm và nước máy.
- Tất cả được chứa trong bể nước ngầm đặt ở ngoài nhà. Sau đó máy bơm sẽ đưa nước lên bể chứa nước đặt ở mái và từ đó sẽ phân phối đi xuống các tầng của công trình theo các đường ống dẫn nước chính. Để đảm bảo áp lực nước an toàn cung cấp cho các tầng phía dưới, hệ thống đường ống nước có bố trí van giảm áp. Các đường ống đứng qua các tầng đều được bọc trong hộp giant.
- Hệ thống cấp nước đi ngầm trong các hộp kỹ thuật. Các đường ống cứu hỏa chính được bố trí ở mỗi tầng.
- Hệ thống thoát nước: Nước mưa từ mái sẽ được thoát theo các lỗ chảy ( bề mặt mái được tạo dốc 2%) và chảy vào các ống thoát nước mưa (D = 90mm) đi xuống dưới. Riêng hệ thống thoát nước thải sẽ được bố trí đường ống riêng .
- Toàn bộ hệ thống được bố trí theo chiều đứng trong các hộp gen kỹ thuật, đến tầng trệt thoát ngang ra các bể tự hoại và hệ thống đường ống thoát nước bên ngoài công trình.
- Hệ thống xử lý phân và nước thải được thiết kế ở dạng bể tự hoại và bố trí ngòai công trình. Nước sau khi xử lý sơ bộ sẽ được đưa về trạm xử lý tập trung bố trí tại một góc của khu đất trước khi thoát ra hệ thống thoát nước chung của thành phố.
1.10. GIẢI PHÁP PHÒNG CHÁY, CHỮA CHÁY
- Dọc hành lang mỗi tầng đều bố trí các hộp chống cháy bằng các bình khí CO2. - Các tầng có 2 cầu thang bộ và 2 thang máy đủ đảm bảo thoát người khi có sự cố về cháy nổ. Bên cạnh đó mặt bằng mái còn có hồ nước lớn phòng cháy chữa cháy đủ cung cấp nước cứu hỏa trong 2 giờ.
- Hệ thống phòng cháy chữa cháy (PCCC) trong công trình bao gồm: hệ thống cầu thang thoát hiểm, hệ thống báo cháy (đầu báo khói, đầu báo nhiệt, tủ hiển thị) tại các phòng, hành lang, các phòng với chức năng khác, hệ thống chữa cháy bằng nước.
1.11. GIẢI PHÁP THÔNG TIN, LIÊN LẠC
Công trình được xây dựng trong khu vực nội thành thuộc Thủ đô nên giải pháp thông tin được đảm bảo thuận lợi nhất, đường truyền mạng được phủ sóng toàn bộ chung cư đáp ứng nhu cầu sử dụng, cập nhật thông tin thiết yếu mỗi ngày.
PHẦN II: KẾT CẤU
(45%)
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Danh mục các Quy chuẩn, Tiêu chuẩn áp dụng cho thiết kế Kết cấu công trình và các tài liệu tham khảo
Phân tích, lựa chọn giải pháp kết cấu chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang. Lựa chọn mác vật liệu sử dụng cho các cấu kiện kết cấu
Thiết kế mặt bằng kết cấu tầng điển hình
Xác định sơ bộ kích thước cấu kiện kết cấu (sàn, dầm chính, dầm phụ, cột) Tải trọng và tổ hợp tải trọng tác động lên công trình
Tính toán thiết kế khung được giao Tính toán thiết kế sàn tầng điển hình Tính toán thiết kế cầu thang
Tính toán thiết kế cọc, móng
BẢN VẼ
KC-01: Mặt bằng kết cấu tầng điển hình, Mặt bằng và mặt cắt bố trí cốt thép sàn, thống kê cốt thép sàn
KC-02: Mặt cắt dọc và mặt cắt ngang chi tiết bố trí cốt thép khung K; chi tiết cấu tạo nút khung và thống kê cốt thép khung
KC-03: Mặt bằng và mặt cắt chi tiết cốt thép cầu thang; Chi tiết cọc điển hình KC-04: Mặt bằng bố trí móng, đài cọc điển hình và thống kê cốt thép
CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
2.1. CƠ SỞ THIẾT KẾ KẾT CẤU
Các tiêu chuẩn thiết kế áp dụng:
TCVN 5574: 2018 Kết cấu Bê Tông và Bê Tông toàn khối. TCVN 2737:2020 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế. TCVN 323-2004 Nhà ở cao tầng-Tiêu chuẩn thiết kế.
TCVN 10304-2014 Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCVN 7888-2014 Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước
TCVN 10667-2014 Cọc bê tông ly tâm-thi công, nghiệm thu
Các giáo trình hướng dẫn thiết kế và tài liệu tham khảo áp dụng:
1. Sách “Kết cấu bêtông cốt thép (phần cấu kiện cơ bản)” - Gs.Ts. Phan Quang Minh, Gs.Ts. Ngô Thế Phong, Gs.Ts. Nguyễn Đình Cống.
2. Sách “Kết cấu nhà bêtông cốt thép” - Gs.Ts. Ngô Thế Phong, Gs.Ts. Phan Quang Minh.
3. Sách “Kết cấu bêtông cốt thép (phần kết cấu nhà cửa)” - Gs.Ts. Ngô Thế Phong, Pgs. Ts. Lý Trần Cường, Ts. Trịnh Thanh Đạm, Pgs. Ts. Nguyễn Lê Ninh.
4. Sách “Sàn sườn bêtông cốt thép toàn khối” - Gs.Ts. Nguyễn Đình Cống, Gvc.Ths. Nguyễn Duy Bân, Gv.Ths. Nguyễn Thị Thu Hường.
5. Sách “Khung bêtông cốt thép toàn khối” - Pgs.Ts Lê Bá Huế, Ths Phan Minh Tuấn.
6. Sách “Nền và Móng” – Phan Hồng Quân. 7. Và một số tài liệu tham khảo khác.
2.2. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
2.2.1. Lựa chọn giải pháp vật liệu chế tạo kết cấu
Bảng 2.1. Cường độ bê tông
2.2.2. Giải pháp kết cấu theo phương đứng
Hệ kết cấu khung chịu lực
Cấu tạo: Bao gồm các dầm ngang nối với các cột dọc thẳng đứng bằng các nút cứng.
Hình 2.7. Sơ đồ khung chịu lực
Ưu điểm: Việc thiết kế tính toán hệ kết cấu thuần khung đã được nghiên cứu nhiều, thi công nhiều nên đã tích lũy được lượng lớn kinh nghiệm. Các công nghệ, vật liệu lại dễ kiếm, chất lượng công trình vì thế sẽ được nâng cao.
Nhược điểm: Chịu tải trọng ngang kém, tính liên tục của khung cứng phụ thuộc vào độ bền và độ cứng của các liên kết nút khi chịu uốn, các liên kết này không được phép có
biến dạng góc. Khả năng chịu lực của khung phụ thuộc rất nhiều vào khả năng chịu lực của từng dầm và từng cột.
Tóm lại: Hệ kết cấu này thích hợp cho các nhà dưới 20 tầng với thiết kế kháng chấn cấp không lớn hơn 7; 15 tầng với kháng chấn cấp 8; 10 tầng với kháng chấn cấp 9. Các công trình đòi hỏi sự linh hoạt về công năng mặt bằng như khách sạn, tuy nhiên kết cấu dầm sàn thường dày nên chiều cao các tầng phải lớn để đảm bảo chiều cao thông thủy.
Hệ kết cấu lõi
Cấu tạo: Lõi có dạng vỏ hộp rỗng, tiết diện kín hoặc hở, nhận các loại tải trọng tác dụng lên công trình và truyền chúng xuống nền đất. Các sàn được đỡ bởi hệ dầm công xôn vươn ra từ lõi cứng.
Ưu điểm: Kết cấu lõi cứng có khả năng chịu lực ngang tốt.
Nhược điểm: Khả năng chịu tải trọng đứng hạn chế. Với các sàn rộng thì các dầm công xôn vươn ra để đỡ sàn phải có kích thước lớn, ảnh hưởng đến yêu cầu kiến trúc.
Hệ kết cấu khung - lõi
Cấu tạo: Là kết cấu phát triển thêm từ kết cấu khung dưới dạng tổ hợp giữa kết cấu khung và lõi cứng. Lõi cứng làm bằng bêtông cốt thép. Chúng có thể dạng lõi kín hoặc vách hở thường bố trí tại khu vực thang máy và thang bộ. Hệ thống khung bố trí ở các khu vực còn lại. Hai hệ thống khung và lõi được liên kết với nhau qua hệ thống sàn. Trong trường hợp này hệ sàn liền khối có ý nghĩa rất lớn.
Ưu điểm: Thường trong hệ thống kết cấu này hệ thống lõi đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu chịu tải trọng đứng. Sự phân chia rõ chức năng này tạo điều kiện để tối ưu hoá các cấu kiện, giảm bớt kích thước cột dầm, đáp ứng yêu cầu kiến trúc.
Trong thực tế hệ kết cấu khung-lõi tỏ ra là hệ kết cấu tối ưu cho nhiều loại công trình cao tầng. Loại kết cấu này sử dụng hiệu quả cho các ngôi nhà đến 40 tầng.
Qua phân tích các ưu nhược điểm của những giải pháp đã đưa ra, căn cứ vào thiết kế kiến trúc, đặc điểm cụ thể của công trình, ta sử dụng hệ kết cấu “khung chịu lực” . Hệ thống phẳng bao gồm các hàng cột biên, cột giữa, dầm chính, dầm phụ chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang.
2.2.3. Giải pháp kết cấu theo phương ngang
Sơ đồ giằng
Là sơ đồ làm việc của nhà nhiều tầng, mà trong đó khung chỉ chịu phần tải trọng thẳng đứng tương ứng với diện tích truyền tải của nó, còn toàn bộ tải trọng ngang và một phần tải trọng thẳng đứng do các kết cấu cơ bản khác chịu (lõi, tường, hộp...). Trong sơ đồ này tất cả các nút khung đều có cấu tạo khớp hoặc tất cả các cột đều có độ cứng chống uốn bé vô cùng.
Hình 2.8. Sơ đồ giằng
Sơ đồ khung – giằng
Là sơ đồ làm việc của nhà nhiều tầng, mà khi khung cùng tham gia chịu tải trọng đứng và ngang với các kết cấu chịu lực cơ bản khác. Trường hợp này khung có liên kết cứng tại các nút.
Do công trình có thang máy để phục vụ việc đi lại nên ta chọn sơ đồ làm việc là sơ đồ “khung - giằng” chịu lực, hệ thống lõi và hệ khung kết hợp để chịu tải trọng đứng và tải trọng ngang.
Công trình thiết kế có chiều dài 50,4m và chiều rộng 21,7m. Do kết cấu chịu lực của nhà là kết cấu khung chịu lực nên ta phải tính toán theo sơ đồ khung phẳng.
Hình 2.9. Sơ đồ khung giằng
2.3. LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CÁC CẤU KIỆN 2.3.1. Lựa chọn sơ bộ chiều dày sàn 2.3.1. Lựa chọn sơ bộ chiều dày sàn
Xác định theo công thức:
- Chọn chiều dày bản sàn theo công thức: hb = 1
Trong đó:
l1: là cạnh ngắn của ô bản.
D = 0,8 1,4 phụ thuộc vào tải trọng. Chọn D = 1. m = 3035 với bản loại dầm.
= 4045 với bản kê bốn cạnh.
- Do kích thước nhịp các bản không chênh lệch nhau lớn, ta chọn hb của ô lớn nhất cho các ô còn lại để thuận tiện cho thi công và tính toán. Ta phải đảm bảo hb > 6cm đối với công trình dân dụng.
Đối với các bản loại kê 4 cạnh (ô lớn nhất 7,2x3,8) chọn m = 45. hb = 1/45×3,8=0,08m.
hb = 1/35×3,8=0,09m.
Vậy chọn chiều dày bản sàn tại mỗi ô sàn và cho các tầng là như nhau bằng
hb = 10cm.
2.3.2. Sơ bộ kích thước tiết diện dầm
- Chiều cao h của tiết diện dầm chọn phụ thuộc vào nhịp dầm, tải trọng tác dụng và điều kiện liên kết.
+ Với dầm phụ: + Với dầm chính:
Trong đó: llà nhịp dầm chính, l2 là nhịp dầm phụ.
- Chiều rộng b của tiết diện dầm chọn phụ thuộc vào chiều cao dầm:
b=(0,3−0,5)x h
Chọn kích thước b x h cho các cấu kiện dầm xác định:
Với dầm chính trục 1, 2, 3 nhịp A-B, C-D - Nhịp của dầm ld = 7,2 m = 720 cm - Chọn sơ bộ: hd=(1 8÷ 1 12). l= 720 12 ÷ 720 8 =(60÷90)cm → Chọn hd = 60 cm bd=(0,3÷0,5). hd=(0,3÷0,5).60=(18÷30)cm → Chọn bd = 30 cm - Ta chọn kích thước D1 cho các tầng: bxh = 30x60 (cm) Với dầm chính trục 1, 2, 3 nhịp A-B, C-D - Nhịp của dầm ld = 7,6 m = 760 cm - Chọn sơ bộ: hd=(1 8÷ 1 12). l= 760 12 ÷ 760 8 =(63,3÷95)cm → Chọn hd = 65 cm bd=(0,3÷0,5). hd=(0,3÷0,5).65=(19,5÷32,5)cm → Chọn bd = 30 cm
- Ta chọn kích thước D2 cho các tầng: bxh = 30x65 (cm) Với dầm chính nhịp BC - Nhịp của dầm ld = 3,7 m = 370 cm - Chọn sơ bộ: hd=(1 8÷ 1 12). l= 370 12 ÷ 370 8 =(30,8÷46,3)cm → Chọn hd = 40 cm bd=(0,3÷0,5). hd=(0,3÷0,5).40=(12÷20)cm → Chọn bd = 30 cm (chọn theo bề rộng các dầm chính D1, D2) - Ta chọn kích thước D3 cho các tầng: bxh = 30x40 (cm)
Với dầm phụ trên nhịp A-B, C-D
- Nhịp của dầm ldp = 7,2 m = 720 cm - Chọn sơ bộ: hd=( 1 12÷ 1 16). l= 720 16 ÷ 720 12 =(45÷60)cm → Chọn hd = 45 cm bd=(0,3÷0,5). hd=(0,3÷0,5).45=(13,5÷22,5)cm → Chọn bd = 25 cm (chọn theo bề rộng các dầm chính D1, D2) - Ta chọn kích thước D4 cho các tầng: bxh = 25x45 (cm)
Với dầm phụ kê bản thang, nhịp 4-5
- Nhịp của dầm ldp = 4,8 m = 480 cm - Chọn sơ bộ: hd=(1 12÷ 1 16). l= 480 16 ÷ 480 12 =(30÷40)cm → Chọn hd = 40 cm bd=(0,3÷0,5). hd=(0,3÷0,5).40=(12÷20)cm → Chọn bd = 25 cm (chọn theo bề rộng dầm phụ D4) - Ta chọn kích thước D5 cho các tầng: bxh = 25x40 (cm). Bảng 2.2. Tiết diện dầm
Tên Dầm bxh(cm) Dầm chính D1 30x60 Dầm chính D2 30x65 Dầm chính D3 30x40 Dầm phụ D4 25x45 Dầm phụ D5 25x40
2.3.3. Sơ bộ kích thước tiết diện cột
- Kích thước tiết diện cột được tính sơ bộ theo công thức: Trong đó: Rb - cường độ chịu nén tính toán của bê tông. N - lực dọc trong cột do tải trọng đứng
k=1,0 ÷ 1,5: Hệ số, kể đến ảnh hưởng của mô men. Với: S - diện chịu tải của cột (m2) với ô sàn lớn nhất.
q= 1÷1,5 T/m2: tải trọng sơ bộ chọn trên 1m2 sàn chịu lực. n: số tầng nhà.
Tính toán xác định tiết diện cột:
1 2 3
d
c
b
Hình 2.10. Diện chịu tải của cột
Với cột giữa trục 2-C (cột có diện chịu tải lớn nhất) - Diện chịu tải của cột: S1 = 5,65x7,2 = 40,68 (m2)
- Số tầng: n= 11
- Tải trọng sơ bộ trên 1m2 sàn: q= 1 T/ m2 N= 40,68x1x11= 447,48(T)= 447480 (kG) - Để kể đến ảnh hưởng của mômen ta chọn k=1,1
→ A= k.N/Rb= (1,1. 447480)/145 = 3395 (cm2)
- Chọn cột C1 có tiết diện: b×h=500 mm×700 mm. (Fc = 0,35 m2) Với cột biên trục 2-D
- Diện chịu tải của cột: S2 = 3,8x7,2 = 27,36 (m2) - Số tầng: n= 11
- Tải trọng sơ bộ trên 1m2 sàn: q= 1 T/ m2 N= 27,36x1x11= 300,96(T)= 300960 (kG) - Để kể đến ảnh hưởng của mômen ta chọn k=1,3
→ A= k.N/Rb= (1,3. 309600)/145 = 2698 (cm2)
- Chọn cột C2 có tiết diện: b×h=500 mm×600 mm. (Fc = 0,3 m2) Với cột kê thang bộ
- Chọn cột C3 có tiết diện: b×h=300 mm×300 mm.
Bảng 2.3. Bố trí giảm tiết diện cột theo tầng
Tên cột C1 C2 C3 Tầng hầm_1_2 500x700 500x600 300x300 Tầng 3_4_5 450x600 450x500 300x300 Tầng 6_7_8 400x500 400x400 300x300 Tầng 9_10 300x400 300x350 300x300
2.3.4. Sơ bộ kích thước tiết diện vách và lõi thang máy
- Theo TCXD 198-1997 quy định chiều dày của vách cần thoả mãn các điều kiện sau: “Chiều dày của lõi vách đổ tại chỗ được xác định theo điều kiện sau:
+ Không nhỏ hơn 160 mm
+ Vách liên hợp có chiều dày không nhỏ hơn 140 và 1/25 chiều cao tầng” Với công trình này ta có, chiều dày vách (t):
t ≥{ ¿160mm
¿ 1 20H=
1
20x4000=200mm
Kết luận: Vậy ta chọn độ dày vách thang máy là 250 mm.
Ngoài ra, công trình còn bố trí hệ thống thang đổ rác xây bằng gạch với chiều dày vách là b = 220 mm.
Hình 2.11. Chiều dày vách thang máy
2.5. TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG2.5.1. Tĩnh tải đơn vị tác dụng lên sàn 2.5.1. Tĩnh tải đơn vị tác dụng lên sàn
Tĩnh tải đơn vị tác dụng lên sàn được thống kê dưới bảng sau:
Bảng 2.4. Cấu tạo và tải trọng các lớp vật liệu sàn sảnh, hành lang,…